プラスチックからカーボンナノチューブへの大量・高速変換法の構築
| Project/Area Number |
22K04880
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
生野 孝 東京理科大学, 先進工学部電子システム工学科, 准教授 (60466331)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
|
|---|
| Keywords | カーボンナノチューブ / プラスチック / CVD / 化学気相成長法 / 合成法 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
地球環境の観点から，無価値な廃プラスチックから有用なカーボンナノチューブ（CNT）へのアップサイクルが社会的に求められている．本研究課題では，廃プラスチックからできたMWNTの産業応用を目指し，高速かつ大量にプラスチックをCNTへ変換する新たなプロセスを開発し，①収率向上（収率80%），②収量向上（収量50 g/日）の実現を目指す．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
地球環境の観点から，無価値な廃プラスチックから有用なカーボンナノチューブ（CNT）へのアップサイクルが社会的に求められている．これまでにプラスチックの熱分解ガスを原料に用いた化学気相成長（CVD）法によるCNT成長の報告はあるものの，収率が低い（約4%）という課題があった．そこで申請者はこれまでに，既報を元に独自装置を開発し，約30%の収率でポリエチレンから多層CNT（MWNT）へ変換可能なCVD条件を見出すことができた．本研究課題では，廃プラスチックからできたMWNTの産業応用を目指し，申請者が開発したプロセスをさらに発展させることで，①収率向上（収率80%），②収量向上（収量50 g/日）の実現を目的とする．
２０２２年度は，流体シミュレーションと実験の両面から研究を進めた結果，比較的単純な装置構成によりCNTの収率が工場することを明らかにした．２０２３年度は，より高純度なCNTを大量生産するための施策として，プラスチックの高度分解プロセス開発を実施した．高度分解装置には，熱エネルギーだけでは分解しにくい結合を触媒作用により解離させる仕組みを取り入れた．その結果，C3以上の炭化水素の発生を抑え選択的にC2H4分子に変換することができた．
さらに，CNTの直径制御に向けて，触媒金属微粒子の直径均一化を試みた．有機金属のクラスターを物理的に形成し連続的にCVD反応炉に供給する手法を開発した．その結果，これまで本手法ではMWNTしか成長しなかったが，SWNTを成長させることができた．
他に，CNT薄膜の配線応用や欠陥評価に関する研究を行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
プラスチックの高度分解プロセスおよび触媒金属形成技術を確立したことにより，プラスチックからSWNTに変換できるようになったため，当初の予定通りおおむね順調に進展することができた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続きCVD条件，プラスチックの高度分解条件，触媒金属形成条件を最適化し，プラスチックからCNTへの高純度高効率変換を行う．並行して，CNTの直径制御を行う．また，得られたCNTの用途開発を積極的に推進する．
|
Report
(2 results)
Research Products
(17 results)
